JP3700207B2 - Automatic exposure control device, automatic exposure control method, and imaging device - Google Patents

Automatic exposure control device, automatic exposure control method, and imaging device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置における自動露出制御装置及び自動露出制御方法に関し、より詳細には、被写体の状況を考慮した逆光及び過順光判定をすることができ、また、自動被写体追尾システムやハンズフリー撮影などに有効な自動露出制御装置及び自動露出制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ある種のビデオカメラ及びスチルカメラにおいては、ファインダーを覗く視線から画面内の被写体を特定し、その被写体付近の領域の輝度値を積分し、一定値になるように自動露出制御を行なっている。
【0003】
また、その他の一般的なビデオカメラやスチルカメラでは被写体を特定せず、画面内の輝度ヒストグラムのみから逆光、過順光を判定し、露出の自動制御を行なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的なビデオカメラにおいては、被写体を特定し、その抽出を行なうことができない。したがって、例えば逆光状態で被写体を撮影しようとすると、画面内で白く光っているのが被写体なのか、黒く潰れているのが被写体なのかわからないため、適切な逆光判定ができなかった。この結果、大面積の明背景の中の暗い被写体の場合は、輝度ヒストグラムの形による若干の逆光補正が働いても被写体が黒く潰れてしまうという問題点があった。
【0005】
また、過順光状態においても同様で、被写体がどれかを特定できないため過順光判定が満足にできず、若干の過順光補正がかかっていても、夜景を背景にした場合など、画面内で大面積を占める暗い領域により露出が開き、被写体が白く飛んでしまうという問題点があった。
【0006】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、被写体を特定し、抽出を行なうことにより適切な逆光及び過順光の判定を行なえるようにした自動露出制御装置、自動露出制御方法、及び撮像装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明に係る自動露出制御装置は、撮像素子からの画像信号を周期的に記憶する画像記憶手段と、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から設定枠内の画像情報を取得し、取得した設定枠内の画像情報に基づいて、輝度・色差空間における被写体モデルを作成する被写体モデル作成手段と、上記被写体モデルを用いて、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から被写体を抽出する被写体抽出手段と、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から画面の輝度に関するヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成手段と、上記被写体の画像情報から被写体の平均輝度値を算出する被写体輝度算出手段と、上記ヒストグラムと上記平均輝度値とから逆光状態にあるか又は過順光状態にあるかを判定する判定手段と、上記判定手段の出力を基に露出を制御する露出制御手段とを備え、上記判定手段は、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在すると判定され、上記被写体輝度算出手段により算出された被写体輝度が所定の閾値よりも小さく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越えた場合、逆光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越え、画面中央部に所定の閾値以下の輝度の画素が所定の閾値数以上である場合、逆光状態と判定することを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る自動露出制御方法は、撮像素子からの画像信号を周期的に画像記憶手段に記憶し、上記画像記憶手段に記憶された画像情報を用いて自動露出制御を行なう方法であって、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から設定枠内の画像情報を取得して輝度・色差空間における被写体モデルを作成する被写体モデル作成ステップと、上記被写体モデルを用いて、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から被写体を抽出する被写体抽出ステップと、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から画面の輝度に関するヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成ステップと、上記被写体の画像情報から被写体の平均輝度値を算出する被写体輝度算出ステップと、上記ヒストグラムと上記平均輝度値とから逆光状態にあるか又は過順光状態にあるかを判定する判定ステップと、上記判定手段の出力を基に露出を制御する露出制御ステップとを有し、上記判定ステップにおいて、上記被写体抽出ステップで被写体が画面内に存在すると判定され、上記被写体輝度算出で算出された被写体輝度が所定の閾値よりも小さく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越えた場合、逆光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成ステップで作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越え、画面中央部に所定の閾値以下の輝度の画素が所定の閾値数以上である場合、逆光状態と判定することを特徴とする。
【0009】
そして、本発明に係る撮像装置は、上記本発明に係る自動露出制御装置と、この自動露出制御装置に画像信号を出力する撮像素子とを備えることを特徴とするものである。
【0010】
本発明によれば、被写体を特定することができるため、大面積の明背景の中の暗い被写体を撮影する場合には、通常の画面全積分による露出よりも露出を開くことにより逆光補正を行ない暗い被写体を明確にとらえ、逆に大面積の明るい被写体の場合には露出を絞り、明るい被写体を適正な露出で捕らえることができる。
【0011】
過順光判定も同様にして、大面積の暗背景の中の明るい被写体を撮影する場合には、通常の画面全積分による露出よりも露出を絞ることにより過順光補正を行ない明るい被写体を明確に捕らえ、逆に大面積の暗い被写体の場合には露出を開き、暗い被写体を適正な露出で捕らえることができる。
【0012】
画面より被写体を抽出するために、被写体追尾システムとしてその有効性が確認されている輝度・色差空間における被写体モデルを用いており、これは設定枠内の被写体情報から被写体を表現するモデルを輝度、色差の3次元空間に展開し、画面内の各画素についてそのモデルに当てはまる画素を被写体を構成する画素として抽出するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら
〔1〕本発明を適用した撮像装置
〔2〕追尾信号処理回路における処理
〔3〕追尾信号処理の具体的構成例
の順序で詳細に説明する。
【0014】
〔1〕本発明を適用した撮像装置
図1は本発明を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、コンポーネントビデオの輝度をY、R−YをR、B−YをBとし、後述する画像メモリ11内の画像で垂直方向にi番目、水平方向にj番目の画素の値をYについてはYij、RについてはRij、BについてはBijとする。
【0015】
図1に示すように、本発明を適用した撮像装置は、レンズ2、アイリス3、及び例えばCCDで構成された撮像素子4を備えたレンズブロック部1と、レンズブロック部1で作成された撮像信号S1に対してサンプル・ホールド及び自動利得調整を施す信号分離/自動利得調整回路5と、信号分離/自動利得調整回路5の出力信号S2をデジタル化するアナログ/ディジタル変換回路6と、アナログ/ディジタル変換回路6の出力に対して所定のカメラ信号処理を施すディジタルカメラ処理回路7と、ディジタルカメラ処理回路7で形成されたY信号及びC信号をアナログ化するディジタル/アナログ変換回路8とを備えている。
【0016】
また、本発明を適用した撮像装置は、ディジタルカメラ処理回路7で形成されたY、R、B信号を基にアイリスモータ12を制御するためのアイリス制御信号S9を作成するアイリス制御回路9と、アイリス制御信号S9により回転制御され、アイリス3の絞り度合いを調整するアイリスモータ12とを備えている。ここで、アイリス制御回路9は、例えばフレームメモリで構成された画像メモリ10とマイクロプロセッサで構成された追尾信号処理回路11とから構成されている。
【0017】
次に、図1に示した撮像装置の動作を説明する。この撮像装置において、被写体から到来する撮像光をレンズブロック部1のレンズ2、アイリス3を通って、撮像素子4で受け、被写体像を表す撮像出力信号S1を信号分離/自動利得調整回路5に与える。
【0018】
信号分離/自動利得調整回路5は撮像出力信号S1をサンプルホールドすると共に、オートアイリス(AE)システム(図示せず)からの制御信号によって撮像出力信号S2が所定のゲインを持つように利得制御される。そして、この撮像出力信号S2をアナログ/ディジタル変換回路6を介してディジタルカメラ処理回路7に供給する。
【0019】
ディジタルカメラ処理回路7は撮像出力信号S2にもとづいてY、C並びにRおよびBを形成し、YおよびCをディジタル/アナログ変換回路8を介してビデオ信号S3として送出する。
【0020】
さらに、ディジタルカメラ処理回路7は被写体追尾検出画像信号S4としてY、RおよびBをアイリス制御回路9に供給し、アイリス制御回路9はこの被写体追尾検出信号画像S4を用いて作成したアイリス制御信号S9によりアイリスモーター12を制御し、レンズブロック部1に設けられたアイリス3に対する制御信号S10を発生する。
【0021】
アイリス制御回路9はR、B及びYを被写体追尾検出画像信号S4として、画像メモリ10に書き込む。この書き込みは追尾信号処理回路11から送出される書き込み許可信号S5を受けた後、Y、R、B独立して各画素単位で行なう。
【0022】
画像メモリ10に例えば1フレーム分の被写体追尾検出画像信号S4の格納が終了すると、画像メモリ10は追尾信号処理回路11に対して読み出し許可信号S6を送出する。追尾信号処理回路11は読み出し許可信号S6を確認した後、所定のメモリアドレスS7を画像メモリ10に与えることにより、画像メモリ10内の所定の位置のY、R、Bの各データS8を読み出し、内部に取り込む。追尾信号処理回路11内は、取り込んだデータS8を用いて被写体位置の算出処理を行ない(詳細は後述)、それが終了した後、再び書き込み許可信号S5を画像メモリ10に与える。画像メモリ10はこの書き込み許可信号S5を確認した後、次の1フレーム分の被写体追尾検出画像信号S4の書き込みを行なう。
【0023】
追尾信号処理回路11は、被写体の抽出、及び被写体輝度の算出と画面の輝度ヒストグラムの作成を行ない、これらの情報から適正な露出制御値を算出し、アイリス制御信号S9をアイリスモータ12へ供給する。
【0024】
アイリスモータ12はアイリス制御信号S9により回転方向と回転量が制御され、アイリス3の絞り度合を調整する。
【0025】
〔2〕追尾信号処理回路における処理
次に図2を参照しながら、追尾信号処理回路11の内部で行なわれる処理の概要について説明する。
【0026】
まず、被写体を特定するために枠重点測光処理P0を実行する。この処理は画面上に表示されている枠の中の輝度が設定値αになるように露出を自動制御するものである。この処理P0により、被写体が適切な輝度を持った状態に設定できる。
【0027】
次に、被写体情報取得処理P1を実行する。この処理は最初に被写体は画面の中央部にあるという条件から、画面中央の領域D0(例えば5×5ピクセルのブロック)の被写体情報を取得するものである。
【0028】
次に、モデル決定処理P2を実行する。この処理は処理P1で得られた被写体情報を基にYとR、YとBに関する2次近似曲線に許容誤差を含めた被写体モデルを決定するものである。
【0029】
次いで、各画素判定処理P3を実行する。この処理は処理P2で求められた被写体モデルを用いて、画面内の各画素に対して被写体の候補点かどうかを決定するものである。
【0030】
次に、被写体が枠内に存在するかしないかを判定する処理P4を実行する。この処理は処理P3で被写体の候補点であると判定された画素数がある閾値βを越えているかどうかを判定することにより、被写体が枠内にあるかないかを判定するものであり、閾値β以下であった場合は被写体は画面内に存在しないと判定し、βを越えた場合には存在すると判定する。
【0031】
次に、被写体輝度算出処理P5を実行する。この処理は処理P3で抽出された被写体候補画素に関して輝度平均値を求め、被写体輝度を算出するものである。
次いで、輝度ヒストグラム作成処理P6を実行する。この処理は画面全体の画素の輝度についてヒストグラムを作成するものである。
【0032】
次に、逆光判定処理P7を実行する。この処理は処理P5で算出された被写体輝度と処理P6で作成された輝度ヒストグラムとにより、逆光かどうか、また、逆光でなくなったかどうかの判定をするものである。
【0033】
そして、処理P7で逆光と判定された場合、被写体モデル変更処理P7aを実行する。この処理は処理P2で作成された被写体モデルを変更するものである。一方、直前まで逆光と判定されていて、今回の処理P7で逆光でないと判定された場合、処理P7bを実行する。この処理P7bは処理P7aで変更されていた被写体モデルを被写体設定時のモデルに戻すものである。
【0034】
処理P7bで被写体モデルを被写体設定時のモデルに戻した後、過順光判定処理P8を実行する。この処理は処理P5で算出された被写体輝度と処理P6で作成された輝度ヒストグラムにより、過順光かどうか、また、過順光でなくなったかどうかの判定をするものである。
【0035】
次に、露出制御量決定処理P9を実行する。この処理はこれまでの処理で判定された状態により最終的な露出制御量を決定するものである。
【0036】
〔3〕追尾信号処理の具体的構成例
以下に図2の各処理の中で特徴的なものに関する具体的構成の一例を説明する。
【0037】
処理P0は、撮影者がリモートコマンダー等を操作し、枠を画面内で移動させ被写体に合わせた後に行なわれる。図3は自動露出制御系の機能ブロック図を示す。この図において、アイリスは図1のアイリス3に、光学処理系は図1の撮像素子4からA/D変換回路6までに、信号処理部はディジタルカメラ処理回路7と画像メモリ10に、画面輝度積分部、特定領域輝度積分部、掛算器、及び比較器は、追尾信号処理回路11とアイリスモータ12に、それぞれ対応する。
【0038】
図3において、従来から既知の通常の露出制御は、細線の流れで示すように、画面輝度の重み付き積分値Yitgと、あらかじめ設定されている基準値Yrefとの比較によりアイリスが制御される。ここでYitgは、図4に示すように画面を3つに分割し、それぞれの領域に重みを与えた輝度の積分値であり、以下の式[1]で表すことができる。
【0039】
Yitg=(W1×Y1+W2×Y2+W3×Y3)/N …[1]
ただし、この式[1]において、W1は領域1での重み、W2は領域2での重み、W3は領域3での重み、Y1は領域1での輝度積分値、Y2は領域2での輝度積分値、Y3は領域3での輝度積分値、そしてNは画面全体の画素数である。
【0040】
これに対して、本実施形態における枠重点測光の際は、太線の流れで示すように、基準値Yrefに利得G=Yref/Yfrmをかけ、基準値を上下させる。ここでYfrmは枠内の輝度平均値である。つまりこの場合、露出は画面全体の輝度にも影響するが、枠内の輝度に重みがおかれていることになる。
【0041】
処理P1においては、領域D0内の(Yij,Rij,Bij)の組はノイズをもっているということと、被写体の代表点に過ぎないということから被写体情報にある程度の幅を持たせるために(Yij,HRij,HBij)、(Yij、LRij,LBij)を被写体情報とする。
【0042】
ここで、
HRij=Rij×1.1
HBij=Bij×1.1
LRij=Rij×0.9
LBij=Bij×0.9
である。すなわち、許容誤差10%としている。
【0043】
処理P2では、処理P1で得られた(Yij,HRij,HBij)、(Yij,LRij,LBij)の組よりYに関するRとBの2次近似関数による被写体モデルを決定する。このとき、任意の被写体に対して2次近似した被写体モデルがある程度一定の形を持つように、Y軸上の切片Rlow,Rhigh,Blow,Bhighを定数として持っておき、最小自乗法により以下のA0〜A4を決定し、以下の式[2]〜[4]に示されている、Yに関するRとBの被写体モデルHFr(Y),HFb(Y),LFr(Y),LFb(Y)を決定する。
【0044】
HFr(Y)=A0×(Y−Rlow)×(Y−Rhigh) …[2]
HFb(Y)=A1×(Y−Blow)×(Y−Bhigh) …[3]
LFr(Y)=A2×(Y−Rlow)×(Y−Rhigh) …[4]
LFb(Y)=A3×(Y−Blow)×(Y−Bhigh) …[5]
このようにして決定された被写体モデルを図5に示す。
【0045】
処理P3は、各画素に関して処理P2で求められた被写体モデルにあてはまるかどうか、つまりR、B共に図5(a),(b)の2本の曲線の間に入るかどうかを判断する。つまり、
【0046】
LFr(Yij)<Rij<HFr(Yij)
かつ
LFb(Yij)<Bij<HFb(Yij)
ならばその画素は被写体の一部と判断する。そして、被写体の一部と判断された複数の画素の水平、垂直方向の重心を求めることにより、被写体の座標(X,Y)として決定する。
【0047】
処理P6においてH画面全体の各画素の輝度について16段階に量子化して輝度ヒストグラムを作成する。
【0048】
処理P7において逆光と判定する条件を以下の(1)、(2)に示す。
(1)処理P4で被写体は画面内に存在すると判定され、処理P5で算出された被写体輝度がある閾値T1以下で、処理P6で作成された輝度ヒストグラムの設定値K1以下での低輝度側のピーク値近傍と設定値K2以上の高輝度側のピーク値近傍の和P1がある閾値T2以上の場合。
【0049】
ここで、P1の算出方法を図6に示す例を用いて説明する。
n番目の階調における輝度の頻度をE(n)とすると、K1以下での輝度のピークはn=1となり、ピーク値近傍として±1ずつとると、低輝度側ピーク値近傍の頻度和PL1は
PL1=E(0)+E(1)+E(2)
となる。
【0050】
同様にK2以上での輝度のピークはn=11となり、ピーク値近傍として±1ずつとると、高輝度側ピーク値近傍の頻度和PH1は
PH1=E(10)+E(11)+E(12)
となる。
【0051】
P1はこのPL1とPH1の和であるから
P1=PL1+PH1=E(0)+E(1)+E(2)+E(10)+E(11)+E(12) …[6]
である。
【0052】
(2)処理P4で被写体は画面内に存在しないと判定され、上記P1が閾値T2以上で、画面中央部に設定した枠内に、ある閾値T3以下の輝度の画素数が閾値T4以上あった場合。
【0053】
(3)また、処理P7においては逆光状態から抜ける条件処理は以下の通りである。すなわち、直前の状態が逆光であったときに限り、上記P1がある閾値T5以下であったときに、逆光状態から通常状態に戻ったと判定する。
【0054】
前述したように、処理P7において逆光と判定された場合、処理P7aで被写体モデルの変更を行なう。図8にこの様子を示す。この図に示すように、逆光時には処理P2で決定された被写体モデルの幅を±方向にそれぞれγだけ増やし、さらに、逆光状態では被写体が明るくなることはないから、モデルの高輝度側を潰す。図8の例では、ほぼ180より高輝度側を潰している。
【0055】
次に、処理P8において過順光と判定する条件を以下の(4)、(5)に示す。
(4)処理P4で被写体は画面内に存在すると判定され、処理P5で算出された被写体輝度がある閾値T6以上で、処理P6で設定された輝度ヒストグラムの設定値K3以下の輝度の頻度和PL2と設定値K4以上での高輝度側ピーク値近傍の頻度和PH2がある閾値T7以上の場合。
【0056】
図7の例では、
PL2=E(0)+E(1)
PH2=E(12)+E(13)+E(14)
となり、
【0057】
P2=PL2+PH2=E(0)+E(1)+E(12)+E(13)+E(14) …[7]
である。
【0058】
(5)処理P4で被写体は画面内に存在しないと判定され、上記P2が閾値T7以上で、画面中央部に設定した枠内に、ある閾値T8以下の輝度の画素が閾値T9以上あった場合。
【0059】
また、処理P8においては過順光状態から抜ける条件処理も行なっている。過順光から抜ける条件を以下の(6)、(7)に示す。
(6)輝度が設定値K5以上、K6以下の中間輝度を示す階調の頻度の和P3が閾値T11以上あった場合。
【0060】
図7の例では
P3=E(3)+E(4)+E(5)+E(6)+E(7)
である。
【0061】
(7)輝度が設定値K7以上の高輝度を示す階調の頻度の和P4が閾値T12以上あった場合。
図7の例ではP4=E(11)+E(12)+E(13)+E(14)+E(15)
である。
【0062】
以上説明した処理P7及びP8における一連の状態遷移の様子を図9に、その遷移条件を図10に示す。
【0063】
処理P9では、処理P7、処理P8で決定された状態により図3での基準値Yrefに掛ける利得G(=Yref/Yfrm)を決定する。
【0064】
まず、処理P7、処理P8で逆光でも過順光でもない通常状態と判定された場合は、G=1となり、自動露出制御系は通常の画面の重み付き全積分により行なわれる。
【0065】
処理P7で逆光状態、もしくは処理P8で過順光状態と判定された場合は、被写体の有無により下記(8)、(9)のようになる。
(8)被写体が存在する場合処理P5で算出された被写体平均輝度をYfrmに代入し、G=Yref/Yfrmを基準値Yrefに掛ける。つまり、被写体測光型の露出制御を行なう。
【0066】
(9)被写体が存在しない場合画面中央部に設定された枠内の平均輝度をYfrmに代入し、G=Yref/Yfrmを基準値Yrefに掛ける。つまり、画面中央重点測光型の露出制御を行なう。
【0067】
以上のようにして露出制御量が決定された後、処理P3に戻り、一連の処理を繰り返す。
【0068】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、被写体の特定をすることにより逆光及び過順光の判定を的確に行なうことが可能となり、逆光、過順光の状態においても被写体に対して適正な露出を行なうことが可能となる。このため、従来からの自動露出制御機能の性能向上に大きな効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図2】追尾信号処理回路の内部で行なわれる処理を示すフローチャートである。
【図3】自動露出制御系の機能ブロックを示す図である。
【図4】自動露出制御における画面分割を示す図である。
【図5】被写体モデルの設定例を示す図である。
【図6】逆光状態のヒストグラムの例を示す図である。
【図7】過順光状態のヒストグラムの例を示す図である。
【図8】逆光判定時の被写体モデルの変更例を示す図である。
【図9】状態遷移を示す図である。
【図10】状態遷移の条件を示す図である。
【符号の説明】
3…アイリス、4…撮像素子、9…アイリス制御回路、10…画像メモリ、11…追尾信号処理回路、12…アイリスモータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic exposure control device and an automatic exposure control method in an imaging apparatus, and more specifically, can perform backlight and over-order light determination in consideration of the state of a subject, and can also perform automatic subject tracking systems and hands-free. The present invention relates to an automatic exposure control device and an automatic exposure control method that are effective for photographing and the like.
[0002]
[Prior art]
In certain types of video cameras and still cameras, an object in the screen is specified from the line of sight looking through the viewfinder, and the luminance values in the area near the object are integrated, and automatic exposure control is performed so as to obtain a constant value.
[0003]
Further, other general video cameras and still cameras do not specify a subject, determine back light and over-order light only from a luminance histogram in the screen, and automatically control exposure.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional general video camera, a subject cannot be specified and extracted. Therefore, for example, when attempting to shoot a subject in a backlight state, it is not possible to determine whether the subject is shining white in the screen or whether the subject is crushed black. As a result, in the case of a dark subject in a large-area light background, there is a problem in that the subject is crushed in black even if a slight backlight correction is applied due to the shape of the luminance histogram.
[0005]
The same applies to over-order lighting conditions, because it is not possible to determine which subject is over-satisfied, and the over-order light judgment cannot be satisfied. There is a problem that exposure is opened by a dark area occupying a large area, and the subject flies white.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and an automatic exposure control device, an automatic exposure, which can determine an appropriate backlight and overorder light by specifying a subject and performing extraction. It is an object to provide a control method and an imaging apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an automatic exposure control apparatus according to the present invention includes an image storage unit that periodically stores an image signal from an image sensor, and a setting frame based on image information stored in the image storage unit. The subject model creating means for creating a subject model in the luminance / color difference space based on the obtained image information in the setting frame, and stored in the image storage means using the subject model Subject extraction means for extracting a subject from image information, brightness histogram creation means for creating a histogram relating to screen brightness from image information stored in the image storage means, and calculation of an average brightness value of the subject from the image information of the subject Subject brightness calculation means, and determination means for determining whether the subject is in a backlight state or an over-order light state from the histogram and the average brightness value , And a exposure control means for controlling exposure on the basis of an output of said determining means, said determining means, subject by the subject extraction unit is determined to be present in the screen, the object calculated by the object luminance calculation means The luminance is smaller than a predetermined threshold, and the frequency near the peak value below the first luminance of the luminance histogram of the screen created by the luminance histogram creating means and the second luminance greater than the first luminance is greater than or equal to the second luminance. When the sum of the frequencies in the vicinity of the peak value exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the backlight is in the backlight state, and it is determined that the subject does not exist in the screen by the subject extraction unit, and is created by the luminance histogram creation unit The frequency near the peak value below the first luminance in the luminance histogram of the screen and the frequency near the peak value above the second luminance greater than the first luminance. Sum exceeds a predetermined threshold value, if the luminance of the pixels below a predetermined threshold value to the center of the screen is equal to or greater than the predetermined number threshold value, and wherein the determining the backlit state.
[0008]
The automatic exposure control method according to the present invention is a method in which an image signal from an image sensor is periodically stored in an image storage means, and automatic exposure control is performed using image information stored in the image storage means. A subject model creating step for obtaining image information in a setting frame from image information stored in the image storage means to create a subject model in a luminance / color difference space, and using the subject model, the image storage means A subject extraction step for extracting a subject from the image information stored in the image, a luminance histogram creation step for creating a histogram relating to the brightness of the screen from the image information stored in the image storage means, and an average of the subjects from the image information of the subject The subject luminance calculation step for calculating the luminance value, the histogram and the average luminance value are in a backlight state or are in excessive order. A determination step for determining whether the subject is in a state and an exposure control step for controlling exposure based on the output of the determination means. In the determination step, the subject extraction step determines that the subject is present in the screen. The frequency of the subject brightness calculated by the subject brightness calculation is smaller than a predetermined threshold value, and the frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram of the screen created by the brightness histogram creating means and the first brightness When the sum of the frequencies near the peak value above the second luminance greater than the luminance exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the backlight is in the backlit state, and the subject extracting means determines that the subject does not exist in the screen. The frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram of the screen created in the brightness histogram creating step and the first brightness The sum of the frequency of the peak value near the second luminance or exceeds a predetermined threshold Kii, when the luminance of the pixels below a predetermined threshold value to the center of the screen is equal to or greater than the predetermined number threshold value, it is determined that the backlit It is characterized by.
[0009]
An imaging apparatus according to the present invention includes the automatic exposure control apparatus according to the present invention and an imaging element that outputs an image signal to the automatic exposure control apparatus.
[0010]
According to the present invention, the subject can be specified. Therefore, when shooting a dark subject in a large area of light background, the backlight correction is performed by opening the exposure rather than the exposure by the normal full screen integration. It is possible to clearly capture a dark subject, and conversely, in the case of a bright subject with a large area, the exposure can be narrowed down and the bright subject can be captured with an appropriate exposure.
[0011]
Similarly, when shooting a bright subject in a large area of dark background, the over-order light correction is performed to narrow down the exposure rather than the exposure based on the normal integral of the entire screen. On the contrary, in the case of a dark subject with a large area, the exposure is opened, and the dark subject can be caught with an appropriate exposure.
[0012]
In order to extract the subject from the screen, a subject model in the luminance / color difference space that has been confirmed to be effective as a subject tracking system is used. This is a model that represents the subject from the subject information in the setting frame. This is developed in a three-dimensional space of color differences, and for each pixel in the screen, a pixel that applies to the model is extracted as a pixel constituting the subject.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail below in the order of [1] an imaging apparatus to which the present invention is applied [2] processing in a tracking signal processing circuit [3] specific configuration example of tracking signal processing, with reference to the drawings. .
[0014]
[1] Imaging Device to which the Present Invention is Applied FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging device to which the present invention is applied. In the following description, the luminance of the component video is Y, R−Y is R, and BY is B, and the image in the image memory 11 described later is the i-th pixel in the vertical direction and the j-th pixel in the horizontal direction. The values are Yij for Y, Rij for R, and Bij for B.
[0015]
As shown in FIG. 1, an image pickup apparatus to which the present invention is applied includes a lens block 1 having a lens 2, an iris 3, and an image pickup device 4 made of, for example, a CCD, and an image pickup created by the lens block 1. A signal separation / automatic gain adjustment circuit 5 that performs sample-and-hold and automatic gain adjustment on the signal S1, an analog / digital conversion circuit 6 that digitizes the output signal S2 of the signal separation / automatic gain adjustment circuit 5, and an analog / A digital camera processing circuit 7 for performing predetermined camera signal processing on the output of the digital conversion circuit 6 and a digital / analog conversion circuit 8 for converting the Y signal and C signal formed by the digital camera processing circuit 7 into analog signals are provided. ing.
[0016]
The imaging apparatus to which the present invention is applied includes an iris control circuit 9 that generates an iris control signal S9 for controlling the iris motor 12 based on the Y, R, and B signals formed by the digital camera processing circuit 7, and An iris motor 12 that is rotationally controlled by an iris control signal S9 and adjusts the degree of aperture of the iris 3 is provided. Here, the iris control circuit 9 is composed of, for example, an image memory 10 composed of a frame memory and a tracking signal processing circuit 11 composed of a microprocessor.
[0017]
Next, the operation of the imaging device shown in FIG. 1 will be described. In this imaging device, imaging light arriving from a subject passes through the lens 2 and iris 3 of the lens block unit 1 and is received by the imaging device 4, and an imaging output signal S 1 representing the subject image is sent to the signal separation / automatic gain adjustment circuit 5. give.
[0018]
The signal separation / automatic gain adjustment circuit 5 samples and holds the imaging output signal S1, and gain is controlled so that the imaging output signal S2 has a predetermined gain by a control signal from an auto iris (AE) system (not shown). . The imaging output signal S2 is supplied to the digital camera processing circuit 7 via the analog / digital conversion circuit 6.
[0019]
The digital camera processing circuit 7 forms Y, C and R and B based on the imaging output signal S2, and sends Y and C as a video signal S3 via the digital / analog conversion circuit 8.
[0020]
Further, the digital camera processing circuit 7 supplies Y, R, and B to the iris control circuit 9 as the subject tracking detection image signal S4, and the iris control circuit 9 uses the iris tracking detection signal image S4 to create the iris control signal S9. Controls the iris motor 12 to generate a control signal S10 for the iris 3 provided in the lens block unit 1.
[0021]
The iris control circuit 9 writes R, B, and Y into the image memory 10 as the subject tracking detection image signal S4. This writing is performed in units of pixels independently of Y, R, and B after receiving the write permission signal S5 sent from the tracking signal processing circuit 11.
[0022]
For example, when the storage of the subject tracking detection image signal S4 for one frame is completed in the image memory 10, the image memory 10 sends a read permission signal S6 to the tracking signal processing circuit 11. After confirming the read permission signal S6, the tracking signal processing circuit 11 reads the Y, R, and B data S8 at a predetermined position in the image memory 10 by giving a predetermined memory address S7 to the image memory 10. Capture inside. The tracking signal processing circuit 11 performs subject position calculation processing using the captured data S8 (details will be described later). After the processing is completed, the write permission signal S5 is given to the image memory 10 again. After confirming the write permission signal S5, the image memory 10 writes the subject tracking detection image signal S4 for the next one frame.
[0023]
The tracking signal processing circuit 11 extracts a subject, calculates the subject brightness, and creates a brightness histogram of the screen, calculates an appropriate exposure control value from the information, and supplies the iris control signal S9 to the iris motor 12. .
[0024]
The rotation direction and amount of rotation of the iris motor 12 are controlled by the iris control signal S9, and the iris degree of the iris 3 is adjusted.
[0025]
[2] Processing in Tracking Signal Processing Circuit Next, an outline of processing performed in the tracking signal processing circuit 11 will be described with reference to FIG.
[0026]
First, frame-weighted photometry processing P0 is executed to identify the subject. In this process, the exposure is automatically controlled so that the luminance in the frame displayed on the screen becomes the set value α. By this processing P0, the subject can be set to a state having appropriate luminance.
[0027]
Next, subject information acquisition processing P1 is executed. In this process, first, subject information of a region D0 (for example, a block of 5 × 5 pixels) in the center of the screen is acquired on the condition that the subject is in the center of the screen.
[0028]
Next, the model determination process P2 is executed. In this process, a subject model including a permissible error in a quadratic approximate curve for Y and R and Y and B is determined based on the subject information obtained in the process P1.
[0029]
Next, each pixel determination process P3 is executed. In this process, the subject model obtained in the process P2 is used to determine whether or not each pixel on the screen is a candidate point of the subject.
[0030]
Next, a process P4 for determining whether or not the subject exists within the frame is executed. This process determines whether or not the subject is within the frame by determining whether or not the number of pixels determined to be a candidate point of the subject in process P3 exceeds a certain threshold β. When it is below, it is determined that the subject does not exist in the screen, and when it exceeds β, it is determined that it exists.
[0031]
Next, subject brightness calculation processing P5 is executed. In this process, an average brightness value is obtained for the subject candidate pixels extracted in process P3, and the subject brightness is calculated.
Next, luminance histogram creation processing P6 is executed. This process creates a histogram for the luminance of the pixels on the entire screen.
[0032]
Next, the backlight determination process P7 is executed. In this process, it is determined whether the subject is backlit or not backlit based on the subject brightness calculated in process P5 and the brightness histogram created in process P6.
[0033]
If it is determined in the process P7 that the light is backlit, the subject model change process P7a is executed. This process changes the subject model created in process P2. On the other hand, if it is determined to be backlit until just before and it is determined not to be backlit in this process P7, process P7b is executed. In this process P7b, the subject model changed in process P7a is returned to the model at the time of subject setting.
[0034]
After returning the subject model to the model at the time of subject setting in the process P7b, the over-order light determination process P8 is executed. In this process, it is determined whether or not over-order light is detected or not based on the subject brightness calculated in process P5 and the brightness histogram created in process P6.
[0035]
Next, an exposure control amount determination process P9 is executed. In this process, the final exposure control amount is determined according to the state determined in the processes so far.
[0036]
[3] Specific Configuration Example of Tracking Signal Processing An example of a specific configuration relating to the characteristic of each processing in FIG. 2 will be described below.
[0037]
Process P0 is performed after the photographer operates the remote commander or the like to move the frame within the screen to match the subject. FIG. 3 shows a functional block diagram of the automatic exposure control system. In this figure, the iris is the iris 3 in FIG. 1, the optical processing system is from the image sensor 4 to the A / D conversion circuit 6 in FIG. 1, the signal processing unit is in the digital camera processing circuit 7 and the image memory 10, and the screen brightness is increased. The integration unit, the specific area luminance integration unit, the multiplier, and the comparator correspond to the tracking signal processing circuit 11 and the iris motor 12, respectively.
[0038]
In FIG. 3, conventionally known normal exposure control, as shown by the flow of thin lines, controls the iris by comparing the weighted integral value Yitg of the screen brightness with a preset reference value Yref. Here, Yitg is an integral value of luminance obtained by dividing the screen into three as shown in FIG. 4 and giving weights to the respective regions, and can be expressed by the following equation [1].
[0039]
Yitg = (W1 × Y1 + W2 × Y2 + W3 × Y3) / N (1)
However, in this formula [1], W1 is the weight in region 1, W2 is the weight in region 2, W3 is the weight in region 3, Y1 is the integrated luminance value in region 1, and Y2 is the luminance in region 2. The integral value, Y3 is the luminance integral value in region 3, and N is the number of pixels in the entire screen.
[0040]
On the other hand, when performing frame-weighted metering in the present embodiment, as indicated by the flow of the thick line, the reference value Yref is multiplied by the gain G = Yref / Yfrm, and the reference value is raised or lowered. Here, Yfrm is the average luminance value within the frame. That is, in this case, the exposure affects the luminance of the entire screen, but the luminance in the frame is weighted.
[0041]
In the process P1, since the set of (Yij, Rij, Bij) in the region D0 has noise and is only a representative point of the subject, in order to give the subject information a certain width (Yij, HRij, HBij), (Yij, LRij, LBij) are subject information.
[0042]
here,
HRij = Rij × 1.1
HBij = Bij × 1.1
LRij = Rij × 0.9
LBij = Bij × 0.9
It is. That is, the allowable error is 10%.
[0043]
In the process P2, a subject model is determined by a quadratic approximation function of R and B related to Y from the set of (Yij, HRij, HBij) and (Yij, LRij, LBij) obtained in the process P1. At this time, intercepts Rlow, Rhigh, Blow, and Bhigh on the Y axis are held as constants so that a subject model that is quadratic approximated for an arbitrary subject has a certain shape, and the following is obtained by the least square method. A0 to A4 are determined, and R and B subject models HFr (Y), HFb (Y), LFr (Y), and LFb (Y) for Y shown in the following equations [2] to [4] To decide.
[0044]
HFr (Y) = A0 × (Y−Rlow) × (Y−Rhigh) [2]
HFb (Y) = A1 × (Y−Blow) × (Y−Bhigh) [3]
LFr (Y) = A2 * (Y-Rlow) * (Y-Rhigh) ... [4]
LFb (Y) = A3 × (Y−Blow) × (Y−Bhigh) [5]
The subject model determined in this way is shown in FIG.
[0045]
The process P3 determines whether each pixel is applicable to the subject model obtained in the process P2, that is, whether both R and B fall between the two curves in FIGS. 5 (a) and 5 (b). That means
[0046]
LFr (Yij) <Rij <HFr (Yij)
And LFb (Yij) <Bij <HFb (Yij)
Then, the pixel is determined to be a part of the subject. Then, the coordinates (X, Y) of the subject are determined by obtaining the horizontal and vertical centers of gravity of the plurality of pixels determined to be part of the subject.
[0047]
In process P6, the brightness of each pixel of the entire H screen is quantized into 16 levels to create a brightness histogram.
[0048]
Conditions (1) and (2) below are conditions for determining backlighting in process P7.
(1) In process P4, it is determined that the subject is present in the screen, and the subject brightness calculated in process P5 is below a certain threshold T1, and on the low brightness side when the brightness histogram created in process P6 is less than the set value K1. The sum P1 of the vicinity of the peak value and the vicinity of the peak value on the high luminance side that is equal to or greater than the set value K2 is greater than or equal to a threshold T2.
[0049]
Here, the calculation method of P1 is demonstrated using the example shown in FIG.
Assuming that the luminance frequency in the nth gradation is E (n), the luminance peak below K1 is n = 1, and taking ± 1 as the vicinity of the peak value, the frequency sum PL1 near the low luminance side peak value. Is PL1 = E (0) + E (1) + E (2)
It becomes.
[0050]
Similarly, the luminance peak at K2 or higher is n = 11, and if it is taken as ± 1 as the vicinity of the peak value, the frequency sum PH1 in the vicinity of the high luminance side peak value is PH1 = E (10) + E (11) + E (12)
It becomes.
[0051]
Since P1 is the sum of PL1 and PH1, P1 = PL1 + PH1 = E (0) + E (1) + E (2) + E (10) + E (11) + E (12) (6)
It is.
[0052]
(2) In process P4, it is determined that the subject does not exist in the screen, P1 is equal to or greater than the threshold T2, and the number of pixels having a luminance equal to or less than a certain threshold T3 is equal to or greater than the threshold T4 in the frame set in the center of the screen. If.
[0053]
(3) In the process P7, the condition process for exiting the backlight state is as follows. That is, only when the previous state is backlight, and when P1 is equal to or less than a certain threshold T5, it is determined that the normal state is returned from the backlight state.
[0054]
As described above, when it is determined that the light is backlit in the process P7, the subject model is changed in the process P7a. FIG. 8 shows this state. As shown in this figure, the width of the subject model determined in the process P2 is increased by γ in the ± direction at the time of backlighting, and the high brightness side of the model is crushed because the subject is not brightened in the backlighting state. In the example of FIG. 8, the higher luminance side than 180 is crushed.
[0055]
Next, conditions (4) and (5) below are used to determine the excessive forward light in process P8.
(4) It is determined in the process P4 that the subject is present in the screen, and the luminance frequency sum PL2 of the subject brightness calculated in the process P5 is greater than or equal to a certain threshold T6 and less than the set value K3 of the brightness histogram set in the process P6. When the frequency sum PH2 in the vicinity of the high-luminance peak value at the set value K4 or higher is a threshold T7 or higher.
[0056]
In the example of FIG.
PL2 = E (0) + E (1)
PH2 = E (12) + E (13) + E (14)
And
[0057]
P2 = PL2 + PH2 = E (0) + E (1) + E (12) + E (13) + E (14) ... [7]
It is.
[0058]
(5) When it is determined in process P4 that the subject does not exist in the screen, P2 is equal to or higher than the threshold T7, and a pixel having a luminance equal to or lower than a certain threshold T8 is equal to or higher than the threshold T9 in the frame set in the center of the screen .
[0059]
In the process P8, a condition process for exiting the over-order light state is also performed. Conditions (6) and (7) below show the conditions for exiting from overorder light.
(6) A case where the sum P3 of gradation frequencies indicating intermediate luminances with luminances not less than the set value K5 and not more than K6 is greater than or equal to the threshold T11.
[0060]
In the example of FIG. 7, P3 = E (3) + E (4) + E (5) + E (6) + E (7)
It is.
[0061]
(7) A case where the sum P4 of the grayscale frequencies indicating high luminance with the luminance equal to or higher than the set value K7 is equal to or greater than the threshold T12.
In the example of FIG. 7, P4 = E (11) + E (12) + E (13) + E (14) + E (15)
It is.
[0062]
FIG. 9 shows a series of state transitions in the processes P7 and P8 described above, and FIG. 10 shows the transition conditions.
[0063]
In the process P9, the gain G (= Yref / Yfrm) to be multiplied by the reference value Yref in FIG. 3 is determined according to the states determined in the processes P7 and P8.
[0064]
First, when it is determined in processing P7 and processing P8 that the normal state is neither backlight nor over-order light, G = 1, and the automatic exposure control system is performed by normal weighted total integration.
[0065]
If it is determined in the process P7 that the backlight is in the backlit state or the process P8 is in the over-ordered light state, the following (8) and (9) are obtained depending on the presence of the subject.
(8) When a subject exists The subject average luminance calculated in process P5 is substituted into Yfrm, and G = Yref / Yfrm is multiplied by the reference value Yref. That is, subject photometric exposure control is performed.
[0066]
(9) When no subject exists The average luminance within the frame set at the center of the screen is substituted for Yfrm, and G = Yref / Yfrm is multiplied by the reference value Yref. That is, exposure control of the center-centered metering type is performed.
[0067]
After the exposure control amount is determined as described above, the process returns to process P3 and a series of processes are repeated.
[0068]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to accurately determine the backlight and the over-order light by specifying the subject. Appropriate exposure can be performed. For this reason, a big effect can be exhibited in the performance improvement of the conventional automatic exposure control function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing processing performed in a tracking signal processing circuit.
FIG. 3 is a diagram showing functional blocks of an automatic exposure control system.
FIG. 4 is a diagram showing screen division in automatic exposure control.
FIG. 5 is a diagram illustrating a setting example of a subject model.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a backlight state histogram;
FIG. 7 is a diagram showing an example of a histogram in an over-order light state.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of changing a subject model at the time of backlight determination.
FIG. 9 is a diagram showing state transition.
FIG. 10 is a diagram illustrating a condition for state transition.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Iris, 4 ... Image sensor, 9 ... Iris control circuit, 10 ... Image memory, 11 ... Tracking signal processing circuit, 12 ... Iris motor

Claims (9)

撮像素子からの画像信号を周期的に記憶する画像記憶手段と、
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から設定枠内の画像情報を取得し、取得した設定枠内の画像情報に基づいて、輝度・色差空間における被写体モデルを作成する被写体モデル作成手段と、
上記被写体モデルを用いて、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から被写体を抽出する被写体抽出手段と、
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から画面の輝度に関するヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成手段と、
上記被写体の画像情報から被写体の平均輝度値を算出する被写体輝度算出手段と、
上記ヒストグラムと上記平均輝度値とから逆光状態にあるか又は過順光状態にあるかを判定する判定手段と、
上記判定手段の出力を基に露出を制御する露出制御手段とを備え、
上記判定手段は、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在すると判定され、上記被写体輝度算出手段により算出された被写体輝度が所定の閾値よりも小さく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越えた場合、逆光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越え、画面中央部に所定の閾値以下の輝度の画素が所定の閾値数以上である場合、逆光状態と判定することを特徴とする自動露出制御装置。
Image storage means for periodically storing image signals from the image sensor;
Subject model creation means for obtaining image information in a setting frame from the image information stored in the image storage means, and creating a subject model in a luminance / color difference space based on the acquired image information in the setting frame;
Subject extraction means for extracting a subject from image information stored in the image storage means using the subject model;
A brightness histogram creating means for creating a histogram relating to the brightness of the screen from the image information stored in the image storage means;
Subject luminance calculating means for calculating an average luminance value of the subject from the image information of the subject;
A determination means for determining whether the backlight is in the backlight state or the over-order light state from the histogram and the average luminance value;
Exposure control means for controlling exposure based on the output of the determination means ,
The determination means determines that the subject is present in the screen by the subject extraction means, the subject brightness calculated by the subject brightness calculation means is smaller than a predetermined threshold, and the screen of the screen created by the brightness histogram creation means When the sum of the frequency near the peak value below the first luminance in the luminance histogram and the frequency near the peak value above the second luminance greater than the first luminance exceeds a predetermined threshold value, And the subject extraction means determines that the subject does not exist in the screen, and the frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram of the screen created by the brightness histogram creation means and the first The sum of the frequencies near the peak value above the second luminance greater than the luminance of 1 exceeds a predetermined threshold, and a pixel having a luminance equal to or lower than the predetermined threshold is present in the center of the screen. If it is a constant equal to or higher than the threshold number, the automatic exposure control device, wherein the determining the backlit state.
上記設定枠は画面内の任意の位置に配置できるように構成されており、上記設定枠内の被写体の画像情報を取得する際、上記設定枠内の輝度をあらかじめ決められた値になるように制御することを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。  The setting frame is configured to be arranged at an arbitrary position on the screen. When acquiring image information of the subject in the setting frame, the luminance in the setting frame is set to a predetermined value. The automatic exposure control apparatus according to claim 1, wherein the automatic exposure control apparatus controls the automatic exposure control apparatus. 上記露出制御手段は、画面内の輝度の積分値を算出する輝度積分値算出手段と、あらかじめ設定されている輝度基準値と上記輝度積分値とを比較する比較手段と、上記判定手段が逆光状態又は過順光状態と判定した際に、被写体の輝度が一定値になるように上記輝度基準値を上下させる手段と、上記比較手段の出力に応じて露出を制御する手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。  The exposure control means includes a brightness integral value calculation means for calculating an integral value of brightness within the screen, a comparison means for comparing a preset brightness reference value with the brightness integral value, and the determination means in a backlight state. Or a means for raising and lowering the luminance reference value so that the luminance of the subject becomes a constant value when it is determined as an over-order light state, and a means for controlling exposure according to the output of the comparison means. The automatic exposure control device according to claim 1. 上記判定手段により逆光状態と判定されている状態において、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値以下の場合、逆光状態でなくなったと判定し、通常の露出制御に切り替わることを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。 In the state determined as the backlight state by the determining means, the frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram created by the brightness histogram creating means and the second greater than the first brightness. 2. The automatic exposure control device according to claim 1, wherein when the sum of the frequencies near the peak value above the luminance is equal to or less than a predetermined threshold value, it is determined that the backlight is no longer in the backlight state, and the normal exposure control is switched . 上記判定手段は、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在すると判定され、上記被写体輝度算出手段により算出された被写体輝度が所定の閾値よりも大きく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの所定の設定値以下の輝度の頻度和と、所定の輝度以上の高輝度側ピーク値近傍の輝度の頻度和との和が所定の閾値を越えていた場合、過順光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの所定の設定値以下の輝度の頻度和と、所定の輝度以上の高輝度側ピーク値近傍の輝度の頻度和との和が所定の閾値を越えており、所定の閾値以下の輝度の画素が画面中央部に所定の閾値数以上ある場合、過順光状態と判定することを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。 The determination means determines that the subject is present in the screen by the subject extraction means, the subject brightness calculated by the subject brightness calculation means is greater than a predetermined threshold, and the screen of the screen created by the brightness histogram creation means When the sum of the frequency sum of the luminances below the predetermined value in the luminance histogram and the frequency sum of the luminances near the peak value on the high luminance side above the predetermined luminance exceeds a predetermined threshold value, it is determined as an over-order light condition. In addition, it is determined that the subject does not exist in the screen by the subject extracting unit, and the frequency sum of luminances below a predetermined set value of the luminance histogram of the screen created by the luminance histogram creating unit, and above the predetermined luminance The sum of the frequency of luminance near the peak value on the high-intensity side exceeds a predetermined threshold value, and pixels with a luminance equal to or lower than the predetermined threshold value are equal to or greater than the predetermined threshold number in the center of the screen. That case, the automatic exposure control apparatus according to claim 1, wherein the determining an excessive follow light state. 上記判定手段により過順光状態と判定されている状態において、上記輝度ヒストグラム作成手段により作られた輝度ヒストグラムの中間輝度の画素数が所定の閾値以上ある場合、過順光状態でなくなったと判定し、通常の露出制御に切り替わることを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。In a state in which the said determining means is determined over frontlit condition, if the number of pixels the intermediate luminance of the luminance histogram created by the luminance histogram creating means is greater than a predetermined threshold, determines that no longer excessive follow light state The automatic exposure control device according to claim 1, wherein the automatic exposure control device is switched to normal exposure control. 上記判定手段により過順光状態と判定されている状態において、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された輝度ヒストグラムの高輝度の画素数が所定の閾値以上ある場合、過順光状態でなくなったと判定し、通常の露出制御に切り替わることを特徴とする請求項1に記載の自動露出制御装置。 If the number of high-luminance pixels in the luminance histogram created by the luminance histogram creation means is greater than or equal to a predetermined threshold in the state determined by the determination means as an over-order light state, it is determined that the over-order light state has been lost. The automatic exposure control device according to claim 1, wherein the automatic exposure control device is switched to normal exposure control. 撮像素子からの画像信号を周期的に画像記憶手段に記憶し、上記画像記憶手段に記憶された画像情報を用いて自動露出制御を行なう方法であって、An image signal from an image sensor is periodically stored in an image storage means, and automatic exposure control is performed using image information stored in the image storage means,
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から設定枠内の画像情報を取得し、取得した設定枠内の画像情報に基づいて、輝度・色差空間における被写体モデルを作成する被写体モデル作成ステップと、A subject model creation step of obtaining image information in a setting frame from the image information stored in the image storage means, and creating a subject model in a luminance / color difference space based on the acquired image information in the setting frame;
上記被写体モデルを用いて、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から被写体を抽出する被写体抽出ステップと、A subject extraction step of extracting a subject from the image information stored in the image storage means using the subject model;
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から画面の輝度に関するヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成ステップと、A luminance histogram creating step for creating a histogram relating to the luminance of the screen from the image information stored in the image storage means;
上記被写体の画像情報から被写体の平均輝度値を算出する被写体輝度算出ステップと、A subject luminance calculation step for calculating an average luminance value of the subject from the image information of the subject;
上記ヒストグラムと上記平均輝度値とから逆光状態にあるか又は過順光状態にあるかを判定する判定ステップと、A determination step for determining whether the backlight is in a backlight state or an over-order light state from the histogram and the average luminance value;
上記判定手段の出力を基に露出を制御する露出制御ステップとを有し、An exposure control step for controlling exposure based on the output of the determination means,
上記判定ステップにおいて、上記被写体抽出ステップで被写体が画面内に存在すると判定され、上記被写体輝度算出で算出された被写体輝度が所定の閾値よりも小さく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越えた場合、逆光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成ステップで作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越え、画面中央部に所定の閾値以下の輝度の画素が所定の閾値数以上である場合、逆光状態と判定することを特徴とする自動露出制御方法。In the determining step, it is determined that the subject is present in the screen in the subject extracting step, the subject brightness calculated by the subject brightness calculation is smaller than a predetermined threshold, and the brightness of the screen created by the brightness histogram creating means When the sum of the frequency near the peak value below the first luminance of the histogram and the frequency near the peak value above the second luminance greater than the first luminance exceeds a predetermined threshold, it is determined that the backlight is in the backlight state. Further, it is determined that the subject does not exist in the screen by the subject extraction means, and the frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram of the screen created in the brightness histogram creating step and the first A pixel whose luminance is less than or equal to a predetermined threshold in the center of the screen, the sum of the frequencies near the peak value at or above the second luminance greater than If the predetermined or threshold number, the automatic exposure control method characterized by determining the backlit state.
撮像素子と、An image sensor;
上記撮像素子からの画像信号を周期的に記憶する画像記憶手段と、Image storage means for periodically storing image signals from the image sensor;
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から設定枠内の画像情報を取得し、取得した設定枠内の画像情報に基づいて、輝度・色差空間における被写体モデルを作成する被写体モデル作成手段と、Subject model creation means for obtaining image information in a setting frame from the image information stored in the image storage means, and creating a subject model in a luminance / color difference space based on the acquired image information in the setting frame;
上記被写体モデルを用いて、上記画像記憶手段に記憶された画像情報から被写体を抽出する被写体抽出手段と、Subject extraction means for extracting a subject from image information stored in the image storage means using the subject model;
上記画像記憶手段に記憶された画像情報から画面の輝度に関するヒストグラムを作成する輝度ヒストグラム作成手段と、A brightness histogram creating means for creating a histogram relating to the brightness of the screen from the image information stored in the image storage means;
上記被写体の画像情報から被写体の平均輝度値を算出する被写体輝度算出手段と、Subject luminance calculating means for calculating an average luminance value of the subject from the image information of the subject;
上記ヒストグラムと上記平均輝度値とから逆光状態にあるか又は過順光状態にあるかを判定する判定手段と、A determination means for determining whether the backlight is in the backlight state or the over-order light state from the histogram and the average luminance value;
上記判定手段の出力を基に露出を制御する露出制御手段とを備え、Exposure control means for controlling exposure based on the output of the determination means,
上記判定手段は、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在すると判定され、上The determination means determines that the subject is present in the screen by the subject extraction means, 記被写体輝度算出手段により算出された被写体輝度が所定の閾値よりも小さく、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越えた場合、逆光状態と判定し、また、上記被写体抽出手段により被写体が画面内に存在しないと判定され、上記輝度ヒストグラム作成手段により作成された画面の輝度ヒストグラムの第1の輝度以下でのピーク値近傍の頻度と上記第1の輝度よりも大きい第2の輝度以上でのピーク値近傍の頻度の和が所定の閾値を越え、画面中央部に所定の閾値以下の輝度の画素が所定の閾値数以上である場合、逆光状態と判定することを特徴とする撮像装置。The subject brightness calculated by the subject brightness calculating means is smaller than a predetermined threshold value, and the frequency near the peak value below the first brightness of the brightness histogram of the screen created by the brightness histogram creating means and the first When the sum of the frequencies near the peak value above the second luminance greater than the luminance exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the backlight is in the backlit state, and the subject extracting means determines that the subject does not exist in the screen. The sum of the frequency near the peak value below the first luminance and the frequency near the peak value above the second luminance larger than the first luminance in the luminance histogram of the screen created by the luminance histogram creating means. An image pickup apparatus characterized in that when a pixel exceeds a predetermined threshold value and a pixel having a luminance equal to or lower than the predetermined threshold value is greater than or equal to a predetermined threshold number in the center of the screen, the backlight device is determined to be in a backlight state.
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